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flektiert, welcher gebrochen und welche Farbe hat schließlich das Pixel infolge der
vielen Einflüsse aus Reflexion und Brechung.
Strahlverfolgung: Es ist der Schnittpunkt von Strahl 1 mit der roten Kugel zu
bestimmen. An diesem Punkt wird ein Teil des Strahls spiegelnd reflektiert
als Strahl 2, ein anderer führt in die Kugel hinein und wird zum Lot hin ge-
brochen als Brechungsstrahl 3. Vom Brechungsstrahl 3 wird ein Teil intern
gespiegelt als Strahl 6, ein anderer Teil verlässt die Kugel als transmittierter
Strahl 7. Zunächst für die Strahlen 2, 4 und 7 wiederholt sich die Prozedur,
dann auch noch für Strahl 5 und 6, sobald die Strahlen 2 und 3 abgearbei-
tet sind. Die Spiegelung ist eine rein geometrische Aufgabe, wogegen die
Brechung und Transmission nach optischen Gesetzen erfolgt; hierzu sind zu-
sätzlich Materialdaten erforderlich.
In Abb. 9.65 rechts ist der zugehörige „RayTracing-Baum“ dargestellt. Die-
ser entwickelt sich in der Reihenfolge der Strahlverfolgung, indem jeder
Strahl nach jeder Verzweigung zuerst in die Tiefe verfolgt wird und dann von
links nach rechts. So wird im Beispiel zuerst Stahl 2 und alle seine unterge-
ordneten Strahlen abgearbeitet bevor Strahl 3 bearbeitet wird. Ein ähnlicher
RayTracing-Baum ergibt sich für jedes Pixel der Projektionsfläche.
Der Unterschied zwischen den früheren einfachen, lokalen Beleuchtungs-
und Reflektionsmodellen und RayTracing ist die „Tiefe“ in der untersucht
wird. Es macht wenig Sinn, die aufgespaltenen Strahlen ad infinitum weiter
zu verfolgen; das verhindert schon die ausufernde Rechenzeit. Vielmehr wird
der Ablauf ab einer - wählbaren oder festgelegten - Strahlverfolgungstiefe
(trace level) abgebrochen und an einer höheren Stelle des RayTracing-Baums
mit einem anderen Strahl wieder aufgenommen.
Die Größe des RayTracing-Baums hängt ab von der Verfolgungstiefe n, dem
trace level, und ergibt maximal
n
1 Schnittpunkte. Im Beispiel oben ist
n D 4 , was zu 2 4 1 D 15 Schnittpunkten führt. Die Strahlen nach den
Schnittpunkten 8; 11; 13 und 14 wurden nicht weiter verfolgt und treffen des-
halb auf den Hintergrund.
Farbe: In Abschn. 9.6.3.4 haben wir bereits gesehen, dass die Farbe des
Objekts nicht unbedingt die Farbe ist, die wir nach der Projektion sehen
bzw. die dargestellt wird. Wenn der grüne Ball und die blaue Vase in einer
RayTracing-Szene eingebaut sind, sehen wir den gleichen Effekt, der schon
in Abschn. 9.6.3 bei den lokalen Beleuchtungsmodellen beschrieben wurde:
An den spiegelnden Stellen sieht man nicht die Farben der Objekte, sondern
die Farbe der Lichtquelle, die sie beleuchtet (Abb. 9.66 ).
Schon daraus wird deutlich, dass sich die Pixelfarbe aus mehreren Anteilen
zusammensetzt:
- lokale Farbe, aus direkter Beleuchtung der Oberfläche und Streulicht;
- ein Farbanteil aus der Reflektion des Strahls, der aus der Reflektionsrich-
tung kommt, z. B. auch aus einer Lichtquelle (Strahl 2) und
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